(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延在する中空状のダクトと、該ダクトの一端に配置され前記ダクトの内部に冷却風を送風する送風手段とを備え、前記一方向と直交する直交方向で前記ダクトの両側に配置されると共に複数のバッテリセルにより構成される複数のバッテリモジュールを冷却する車両用バッテリ冷却構造であって、
前記バッテリモジュールは、該バッテリモジュールの上面に配置されると共に前記複数のバッテリセルの端子を接続するバスバーと、該バスバーの上方に空間部を形成して前記バッテリセルを覆うモジュールカバーとを有し、
前記ダクトは、前記複数のバッテリモジュールの間に配設されるモジュール間配設部と、前記モジュール間配設部の上方に形成されるダクト主流部と、該ダクト主流部から前記バッテリモジュールに冷却風を導入するよう前記空間部と前記ダクト主流部とを連通する冷却風導入部とからなることを特徴とする車両用バッテリ冷却構造。
【請求項２】
前記複数のバッテリセルは前記直交方向に積層して配置され、
前記冷却風導入部は、前記複数のバッテリセルの内、前記ダクトに最も近いバッテリセルの上方の空間部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリ冷却構造。
【請求項３】
前記モジュールカバーは、前記複数のバッテリセルの内、前記ダクトに最も遠いバッテリセルの上方に孔部を有することを特徴とする請求項２に記載の車両用バッテリ冷却構造。
【請求項４】
前記バッテリモジュールは前記一方向に等間隔に積層して配置され、
前記ダクトは、前記冷却風導入部を前記一方向に等間隔に配置して前記空間部と連通されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用バッテリ冷却構造。
【請求項５】
前記ダクトは、前記送風手段から離間するに従って内部の流路断面積が減少するように形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用バッテリ冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用バッテリに係り、詳しくはバッテリケース内のバッテリの収納構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量のバッテリが搭載され、当該バッテリの電力で駆動される駆動モータを走行駆動源として用いたハイブリッド車や電気自動車が広く開発されている。
このような車両に搭載される車両用バッテリは、容量及び出力電圧を確保するため、複数のバッテリ（電池モジュール）をバッテリケース内に収納して構成されている。そして、充電及び放電時における加熱を防止するために、バッテリケース内に冷却風を導入して各バッテリを冷却させている。例えば、各バッテリの間に隙間を設け、この隙間に冷却風を導入することで、各バッテリを側面から冷却している。
【０００３】
また、バッテリを冷却する方法として、バッテリケースの上部に冷却風の導入路を形成し、各バッテリに上方から冷却風を供給する方法が提案されている。このような方法では、中央部のバッテリにも冷却風が供給可能となり、バッテリ間に隙間がなくとも、全てのバッテリを冷却させることが可能となる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１０００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のようにバッテリの上方に冷却風を供給するだけでは、バッテリの上面を冷却させるに過ぎず、冷却性能を十分に確保することが困難である。
特許文献１では、更に各バッテリ間に隙間を設けることで、上方から供給した冷却風を隙間に導入することが提案されているが、冷却性能を十分に確保するためには、バッテリ間の隙間を大きくしなければならず、車両に搭載されたバッテリのように搭載スペースが限られている場合には、容量を十分に確保することが困難となってしまう。
【０００６】
また、バッテリの上方から冷却風を供給した場合及びバッテリの間の隙間に冷却風を導入した場合のいずれにおいても、バッテリの表面から冷却するので、発熱位置であるバッテリ内部を効率的に冷却することが困難である。
本願発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、冷却風を導入するためのスペースを極力抑え、複数のバッテリ全てを効率的にムラ無く冷却可能な車両用バッテリ冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するべく、請求項１の車両用バッテリ冷却構造は、一方向に延在する中空状のダクトと、該ダクトの一端に配置され前記ダクトの内部に冷却風を送風する送風手段とを備え、前記一方向と直交する直交方向で前記ダクトの両側に配置されると共に複数のバッテリセルにより構成される複数のバッテリモジュールを冷却する車両用バッテリ冷却構造であって、前記バッテリモジュールは、該バッテリモジュールの上面に配置されると共に前記複数のバッテリセルの端子を接続するバスバーと、該バスバーの上方に空間部を形成して前記バッテリセルを覆うモジュールカバーとを有し、前記ダクトは、前記複数のバッテリモジュールの間に配設されるモジュール間配設部と、前記モジュール間配設部の上方に形成されるダクト主流部と、該ダクト主流部から前記バッテリモジュールに冷却風を導入するよう前記空間部と前記ダクト主流部とを連通する冷却風導入部とからなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の車両用バッテリ冷却構造は、請求項１において、前記複数のバッテリセルは前記直交方向に積層して配置され、前記冷却風導入部は、前記複数のバッテリセルの内、前記ダクトに最も近いバッテリセルの上方の空間部に接続されてことを特徴とする。
また、請求項３の車両用バッテリ冷却構造は、請求項２において、前記モジュールカバーは、前記複数のバッテリセルの内、前記ダクトに最も遠いバッテリセルの上方に孔部を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の車両用バッテリ冷却構造は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記バッテリモジュールは前記一方向に等間隔に積層して配置され、前記ダクトは、前記冷却風導入部を前記一方向に等間隔に配置して前記空間部と連通されることを特徴とする。
また、請求項５の車両用バッテリ冷却構造は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記ダクトは、前記送風手段から離間するに従って内部の流路断面積が減少するように形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の車両用バッテリ冷却構造によれば、送風手段から供給された冷却風が、ダクトの内部を通過し、バッテリモジュール上面の空間部に導入されて、バッテリの端子およびバスバーを冷却する。このように、バッテリの内部と接続している端子を冷却することで、内部からバッテリを効率的に冷却することが可能になるとともに、全てのバッテリをムラ無く冷却することができる。したがって、バッテリ間に大きな隙間を設けて大量に冷却風を導入しなくとも冷却性能を確保することができ、バッテリの搭載スペースが限られている場合でもバッテリの容量を十分に確保することができる。また、バッテリモジュール間にモジュール間配設部が設けられるため車両の側突時等にバッテリモジュール間が直接接触することを回避することができる。
【００１１】
請求項２の車両用バッテリ冷却構造によれば、冷却風導入部がバッテリモジュールを構成する複数のバッテリセルの内、ダクトに最も近いバッテリセルの上方に接続されるため、冷却風導入部を極力短く配設することができる。
請求項３の車両用バッテリ冷却構造によれば、バッテリモジュールを構成する複数のバッテリセルの内、ダクトに最も遠いバッテリセルの上方に位置するモジュールカバーに孔部を設けるため、冷却風をダクトに最も近いバッテリ側から最も遠いバッテリ側へ効率よく送風することができる。
【００１２】
請求項４の車両用バッテリ冷却構造によれば、一方向に等間隔にバッテリモジュールが積層され、その全てに冷却風を送風するようにダクトに等間隔に冷却風導入部が形成されるため、全てのバッテリを効率よく冷却することができる。
請求項５の車両用バッテリ冷却構造によれば、送風手段から離間するに従って流路断面積が減少するようにダクトが形成されているので、冷却風が各バッテリモジュールに供給されることで送風手段から離間するにしたがってクーリングダクト内を通過する冷却風の流量が低下したとしても、流速の低下を抑えることができる。これにより、冷却手段から離間したバッテリに対しても十分な流速を持って冷却風を供給することができるので、バッテリをムラ無く十分に冷却させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る車両用バッテリの内部構造を示す斜視図である。
【図２】電池モジュールの上部詳細構造を示す斜視図である。
【図３】車両用バッテリの内部構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る車両用バッテリ１の内部構造を示す斜視図である。なお、本図は、バッテリケースカバー２ｂを取り外した状態を示している。
本実施形態の車両用バッテリ１は、走行駆動用モータの電力供給源として車両に搭載されている。
【００１５】
図１に示すように、車両用バッテリ１は、バッテリケース２内に複数の電池モジュール１０（バッテリ）が２列に一方向に並べて収納されて構成されている。バッテリケース２は、上部が開放した箱型のバッテリケース本体２ａと、上部蓋である図示しないバッテリケースカバー２ｂとにより構成されている。
電池モジュール１０は、同一の列の隣り合う電池モジュール１０の間に隙間１１が設けられるように離間して配置されている。
【００１６】
電池モジュール１０の２つの列の間には、電池モジュール１０の列方向（一方向）に延びる中空状のクーリングダクト１２（ダクト）が設けられている。クーリングダクト１２の一端には、送風装置１３（送風手段）が備えられている。
送風装置１３は、ファン１４と、エバポレータ１５を備えて構成されており、エバポレータ１５によって熱交換して冷却された空気を、ファン１４によってクーリングダクト１２内に冷却風として供給する機能を有する。
【００１７】
図２は、電池モジュール１０の上部詳細構造を示す斜視図である。
図２に示すように、各電池モジュール１０は、複数の電池セル２０を図中左右方向に並べて構成されている。電池セル２０の上面には、夫々＋端子２０ａ及び−端子２０ｂが設けられている。電池セル２０は、＋端子２０ａ及び−端子２０ｂが互い違いになるように並べられており、隣り合う電池セルの＋端子２０ａと−端子２０ｂとを板状の導電材で形成された電池セル間バスバー２１によって、直列に接続されている。
【００１８】
電池モジュール１０には、上面を覆う電池モジュールカバー２２（モジュールカバー）が設けられている。電池モジュールカバー２２は、各電池セル２０の＋端子２０ａ、−端子２０ｂ及び電池セル間バスバー２１の露出を防ぐことによって、絶縁機能を有しており、特に本実施形態では電池モジュール１０の上面との間に隙間（空間部）が設けられるように取り付けられている。電池モジュールカバー２２と電池モジュール１０の上面との隙間は、電池モジュール１０の上面から立設した側壁２３によって、側方を覆われている。
【００１９】
電池モジュールカバー２２の一端部には、電池モジュール間バスバー２４（バスバー）を挿入するための開口部２５が設けられている。また、開口部２５とは反対側の側壁２３にも、開口部２６（排出口）が設けられている。
したがって、電池モジュール１０の上面と電池モジュールカバー２２との間には、電池セル２０の＋端子２０ａ及び−端子２０ｂが配置された空間２７が形成されており、この空間２７は、開口部２５及び開口部２６によって外部と連通する構造となっている。
【００２０】
図３は、車両用バッテリ１の内部構造を示す断面図である。図中、太矢線は、冷却風の移動経路を示している。
図３に示すように、電池モジュール間バスバー２４は、異なる列の向かい合う電池モジュール１０間を電気的に接続する板状の導電部材である。電池モジュール間バスバー２４は、クーリングダクト１２内に配置され、両端が電池モジュールカバー２２の開口部２５を通過して、最もクーリングダクト１２に近い中央側の電池セル２０の＋端子２０ａあるいは−端子２０ｂに接続されている。
【００２１】
クーリングダクト１２は、電池モジュール間バスバー２４の上方を覆うと共に冷却風が主に送風される上部断面(ダクト主流部)１２ａと、２つの列の電池モジュール１０の間に設けられ、下端が電池モジュール１０の下部近辺まで突出した断面Ｕ字状の下部断面（モジュール間配設部）１２ｂとを併せ持った形状となっている。また、クーリングダクト１２は、ダクト主流部に送風された冷却風をバッテリモジュール上面の空間２７に導入する冷却風導入部１２ｃを有する。
【００２２】
クーリングダクト１２の下部断面１２ｂは、両側に開口部２８（排出口）が設けられている。開口部２８は、電池モジュール１０間の隙間１１に夫々面するように配置されている。
更に、図１に示すように、クーリングダクト１２は、内部の流路断面積が送風装置１３から離間するに従って減少するように形成されている。
【００２３】
以上のように、本実施形態では、送風装置１３から供給された冷却風が、クーリングダクト１２の内部の空間を通過し、電池モジュール間バスバー２４に沿って、開口部２５から各電池モジュール１０の上面と電池モジュールカバー２２との間の空間（空間部）２７に導入される。そして、冷却風は電池モジュールカバー２２内の空間２７を外側に向かって移動し、開口部（孔部）２６から外部に排出される。電池モジュールカバー２２内の空間２７を通過する際に、冷却風は電池モジュール１０の上面を冷却する。更に、冷却風は、電池モジュールカバー２２内の各端子２０ａ、２０ｂ及び電池セル間バスバー２１を冷却する。また、電池モジュールカバー２２内の空間２７に導入される際に、冷却風は電池モジュール間バスバー２４をも冷却する。
【００２４】
このように、送風装置１３から供給された冷却風によって、電池モジュール１０の上面、電池セル２０の＋端子２０ａ及び−端子２０ｂ、電池セル間バスバー２１、電池モジュール間バスバー２４を冷却するので、電池モジュール１０を十分に冷却することが可能となる。特に、本実施形態では、各電池セル２０の発熱箇所である内部と繋がった＋端子２０ａ及び−端子２０ｂや、各端子２０ａ、２０ｂを接続する電池セル間バスバー２１及び電池モジュール間バスバー２４を冷却するので、内部から各電池セル２０を冷却することが可能となる。よって、各電池セル２０を内部から効率的に冷却することが可能となるとともに、全ての電池セル２０を一様に冷却して冷却ムラを抑制し、電池モジュール１０内での温度差を迅速に解消させることができる。
【００２５】
したがって、電池セル２０間に隙間を設けて冷却風を大量に導入しなくとも、十分に冷却性能を確保することが可能となり、車両に搭載されたバッテリのように、搭載スペースが限られている場合でも容量を十分に確保することができる。
なお、２列の電池モジュール１０の間のスペースは、車両衝突時に電池モジュール１０同士の接触を防止するために必要とされているものである。本実施形態では、このスペースを利用してクーリングダクト１２のモジュール間配設部１２ｂが配置されている。更に、クーリングダクト１２の上部断面１２ａは、感電防止用として電池モジュール間バスバー２４を覆うために必要なカバー部材と兼用される。よって、あらかじめ設けられているスペースを利用して簡単な構成によって、コスト、重量及び外形寸法の増加を抑制しつつ、各電池モジュール１０への冷却風の導入が可能となる。
【００２６】
本実施形態の車両用バッテリ１では、冷却風が各電池モジュール１０に供給されることで、送風装置１３から離間するにしたがって、クーリングダクト１２内を通過する冷却風の流量が低下する。これに対し、本実施形態では、送風装置１３から離間するに従って内部の空間の断面積が減少するようにクーリングダクト１２が形成されている。これにより、送風装置１３から離間した位置でもクーリングダクト１２内を通過する冷却風の流速の低下を抑えることができる。したがって、送風装置１３から最も離間した電池モジュール１０においても開口部２５から十分な流速を持って冷却風が排出されるので、外側の電池セル２０にも冷却風を到達させることができ、バッテリケース２内の全ての電池モジュール１０、更には全ての電池セル２０をよりムラ無く冷却することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、同一の列での隣り合う電池モジュール１０の間に隙間１１が設けられるとともに、クーリングダクト１２の下部断面１２ｂが電池モジュール１０の２つの列の間を電池モジュール１０の下部までＵ字状に突出し、この突出部の両側面に隙間１１に面して開口部２８を設けているので、クーリングダクト１２内に供給された冷却風の一部が、開口部２８から電池モジュール１０間の隙間１１に排出される。よって、電池モジュール１０の間で側面から冷却することが可能となり、冷却効率を更に向上させることができる。
【００２８】
本実施形態では、上記のように各電池セル２０の＋端子２０ａ、−端子２０ｂを冷却することで十分に高い冷却性能が得られるので、電池モジュール１０の間の隙間１１を極力小さいものとし、電池セル２０の搭載スペースを確保し、容量低下を抑えることが可能である。もちろん、電池モジュール１０間の隙間１１をなくしてもよく、このように隙間１１をなくせば容量を更に増加させることが可能となる。
【００２９】
なお、本実施形態では、バッテリケース２内に電池モジュール１０を２列に収納しているが、３列以上であってもよい。このように電池モジュール１０を３列以上に収納した場合、クーリングダクト１２を夫々の列の間に設ければよい。
また、クーリングダクト１２の形状は適宜変更してもよい。例えば、送風装置から離間するにしたがって、断面積を減少させず同一にしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  車両用バッテリ
２  バッテリケース
１０  電池モジュール
１１  隙間
１２  クーリングダクト（ダクト）
１３  送風装置（送風手段）
２０ａ  ＋端子
２０ｂ  −端子
２２  電池モジュールカバー（モジュールカバー）
２４  電池モジュール間バスバー
２６  開口部(孔部)
２７  空間（空間部）
【図１】
0005293973.tif 000002
【図２】
0005293973.tif 000003
【図３】
0005293973.tif 000004